Metodologie geofisiche ad altissima risoluzione per indagini di strutture subsuperficiali in specchi d'acqua. SUMMER SCHOOL Ferrara.

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Agnello Bellucci
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1 Metodologie geofisiche ad altissima risoluzione per indagini di strutture subsuperficiali in specchi d'acqua SUMMER SCHOOL Ferrara Luca Baradello

2 Caratteristiche Introduzione sorgente Negli ultimi deceni la conoscenza dell ambiente costiero ha assunto sempre maggior importanza Geologia Ingegneristico Ambientale Antiche morfologie Pipe Line Depositi rifiuti

3 OUTLINES >Sistemi sismici ad alta ed altissima risoluzione in ambienti shallow water Monocanale >Esempi Multicanale

4 OSSERVAZIONE La sismica è una tra le migliori metodologie di investigazione dei suoli MA Una sezione sismica NON E una sezione geologica E una espressione di alcune proprietà fisiche del sottosuolo

5 Perchè? 1) Gli orizzonti sismici sono contrasti di impedenza acustica 2) Presenza di rumori e artefatti 3) La scala verticale è in tempi

6 RISOLUZIONE Risoluzione è abilità nel distinguere 2 oggetti Verticale : distinguere 2 oggetti in Y (spessore dei layers) Laterale: distinguere 2 oggetti in X (oggetti vicini)

7 RISOLUZIONE VERTICALE E data da ¼ della lunghezza d onda Si ricorda che: λ = V/f Example: frequenza = 2000 Hz Velocità = 2000 m/s Risoluzione verticale 0,25 m

8 RISOLUZIONE ORIZZONTALE E legata alla prima zona di Fresnel. Il raggio della zona di Fresnel è: r R 2 V 2 t f

9 r R 2 V 2 t f Esempio: Consideriamo un evento a 0.2 s, con una velocità di 2000 m/s e frequenza di 100 Hz. La zona di Fresnel è di 44 m. se abbiamo un oggetto più stretto a una profondità di oltre 200 m non lo possiamo vedere!!!!!!

10 Il parametro fondamentale è la frequenza f Profondità

11 SISTEMA SISMICO AD ALTISSIMA RISOLUZIONE sorgente ricevitore software ripetitivo alta frequenza incrementa S/N Alta dinamica direzionale

12 MONOCANALE SUB-BOTTOM PROFILING SYSTEM SPARKER BOOMER Frequenza modulata Impulsivi

13 SUB-BOTTOM PROFILING SYSTEM Sorgenti continue o a risonanza Cristalli piezoelettrici Differenza di potenziale Differenza di potenziale

14 SUB-BOTTOM PROFILING SYSTEM La limitazione è dovuta alla cavitazione dell acqua sulla faccia del cristallo, cioè quando il cristallo si contrae rapidamente la pressione dell acqua diminuisce fino a farla evaporare!! Aumentiamo il numero di cicli, quindi un segnale più lungo 2-7 KHz Perde la fase

15 SUB-BOTTOM PROFILING SYSTEM CHIRP Segnale che varia in frequenza in un determinato periodo

16 CHIRP

17 CHIRP Convoluzione tra il segnale pilota e le superfici di discontinuità dei sedimenti CROSS-CORRELAZIONE TRA LA TRACCIA PILOTA E I DATI ACQUISITI

18 CHIRP DOPO IL PROCESSO DI CROSS-CORRELAZIONE

19 CHIRP AMPIEZZA ISTANTANEA

20 CHIRP FREQUENZA ISTANTANEA

21 SPARKER Elettrodi su cui vengono scaricati fino a 10Kvolt. Si genera un arco voltaico che vaporizza l acqua. Il segnale non è stabile Hz Geo Marine Survey System

22 BOOMER SORGENTE Un trasduttore elettrodinamico che può generare 2-8 impulsi al secondo Unità di potenza

23 SIGNATURE Risoluzione cm

24 PERCHE CONOSCERE LA SIGNATURE? Per conoscere il potere risolutivo del sistema Per applicare algoritmi di processing

25 La parte attiva è composta da 8-10 idrofoni in un bagno d olio RICEVITORE Mono-Channel Streamer STACK senza correzioni di NMO

26 Perchè Mono-Channel Streamer? Incremento Segnale/Rumore SOMMA IN-FASE SEGNALE INCREMENTANDO IL SIGNALE SOMMA IN CONTRO-FASE RUMORE RANDOM ATTENUAZIONE RUMORE

27 Attenzioni GHOST Somma di due segnali con fase opposta SOMMA COSTRUTTIVA 2d cos n / 2

28 Moto Ondoso

29 ACQUISIZIONE CLASSICA gps 7 15 m streamer 5m source 4m Lo streamer è trascinato dietro la sorgente

30 ACQUISIZIONE IN SHALLOW WATER sorgente Idrofono streamer Il ritardo ai singoli idrofoni diventa IMPORTANTE

31 ACQUISIZIONE IN SHALLOW WATER r RD R lunghezza streamer R è metà della lunghezza d onda dominante D profondità

32 NUOVA GEOMETRIA Paralleli Con questa geometria IL RITARDO DEL SEGNALE PRIMARIO AGLI IDROFONI E MINIMIZZATO

33 NUOVA GEOMETRIA Superficiale Profondità

34 GEOMETRIA PARALLELA

35 LAGUNA CHIOGGIA-VENEZIA DUE PROGETTI CON ACQUISIZIONE DI OLTRE 400 KM DI PROFILI BOOMER

36 LAGUNA CHIOGGIA-VENEZIA Gas nasconde il segnale

37 PRESENZA DI GAS Cambio di fase Forte Ampiezza

38 GOLFO DI TRIESTE INVESTIGAZIONE PER DEPOSITI TOSSICI

39 GOLFO MANFREDONIA INVESTIGAZIONE PER POSIZIONAMENTO CAMPO EOLICO

40 LAGHI ALPINI INVESTIGAZIONI PER RICOSTRUIRE LE FLUTTUAZIONI CLIMATICHE NEL PERIODO OLOCENICO NELLA REGIONE DELLE DOLOMITI

41 PORTO ANCONA STUDIO DELLA FRANA

42 OFF-SHORE STUDIO DEI DELTA DEI FIUMI

43 MA SE L AREA HA <50 cm D ACQUA O E PALUDE?? Si CREA UN SISTEMA CHIAMATO TERRA-MARE BAY CABLE GEOFONI ACQUISITION SKETCH Sistema telemetrico Energizazione marina Interfaccia Registrazi one Energizazione terrestre Bay-cable

44 ESEMPI DI ENERGIZZAZIONE

46 ESEMPIO BAY-CABLE acqua Progetto VECTOR terra

47 CONCLUSIONI (1) Il sistema CHIRP può essere utilizzato su fondali soffici e non duri. Il sistema BOOMER rappresenta un potente metodo di indagine non distruttivo ad altissima risoluzione per indagini fino a m (Pleistocene e Olocene). I principali vantaggi sono: Veloce km / day Non invasivo non è toccato l ambiente Basso costo poco tempo

48 CONCLUSIONI (2) Il sitema BAY-CABLE oltrepassa i problemi di: Continuità Terra-Mare Indagini in ambienti paludosi Ma richiede un forte impegno nel posizionamento, nell energizzazione e durante l elaborazione

49 GRAZIE PER LA VOSTRA ATENZIONE

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